Pagrindinis lazerinio pjovimo mašinos procesas

1. Garinimo pjovimas.
Pjovimo lazeriu metu medžiagos paviršiaus temperatūra pakyla iki virimo temperatūros taip greitai, kad ji gali išvengti dėl šilumos laidumo sukelto lydymosi, todėl dalis medžiagos išgaruoja į garus ir išnyksta, o dalis medžiagos išmetama iš pagalbinių dujų plyšio apačia Srautas nupučia. Šiuo atveju reikia labai didelių lazerio galių.

Kad medžiagos garai nesikondensuotų ant plyšio sienelės, medžiagos storis neturi smarkiai viršyti lazerio spindulio skersmens. Todėl šis procesas tinka tik tais atvejais, kai reikia vengti išlydytos medžiagos. Šis apdirbimas iš tikrųjų naudojamas tik labai mažose geležies lydinių naudojimo srityse.

Šio proceso negalima naudoti, pvz., mediena ir tam tikra keramika, kuri nėra išlydyta ir dėl to mažesnė tikimybė pakartotinai kondensuotis medžiagos garais. Be to, šios medžiagos paprastai pasiekia storesnius pjūvius.

Pjovimo lazeriu dujofikavimo metu optimalus spindulio fokusavimas priklauso nuo medžiagos storio ir pluošto kokybės. Lazerio galia ir garavimo šiluma turi tik tam tikrą įtaką optimaliai fokusavimo padėčiai. Esant tam tikram plokštės storiui, didžiausias pjovimo greitis yra atvirkščiai proporcingas medžiagos dujinimo temperatūrai.

Reikalingas lazerio galios tankis yra didesnis nei 108W/cm2 ir priklauso nuo medžiagos, pjovimo gylio ir spindulio fokusavimo padėties. Esant tam tikram lakšto storiui, darant prielaidą, kad lazerio galia yra pakankama, maksimalų pjovimo greitį riboja dujų srovės greitis.

2. Lydymas ir pjaustymas.
Atliekant pjovimą lazeriu, ruošinys iš dalies išlydomas, o tada išlydyta medžiaga išmetama oro srautu. Kadangi medžiaga perduodama tik skystoje būsenoje, procesas vadinamas lydymo lazeriu pjovimu.

Lazerio spindulys kartu su didelio grynumo inertinėmis pjovimo dujomis išstumia išlydytą medžiagą iš plyšio, o dujos pačios nepjauna. Pjovimas lazeriu gali pasiekti didesnį pjovimo greitį nei dujinis pjovimas. Dujofikavimui reikalinga energija paprastai yra didesnė už energiją, reikalingą medžiagai išlydyti.

Pjaunant lazeriu, lazerio spindulys sugeriamas tik iš dalies. Didžiausias pjovimo greitis didėja didėjant lazerio galiai ir mažėja beveik atvirkščiai, didėjant lakšto storiui ir medžiagos lydymosi temperatūrai. Tam tikros lazerio galios atveju ribojantis veiksnys yra dujų slėgis plyšyje ir medžiagos šilumos laidumas.

Pjovimas lazeriu gali pagaminti be oksidų geležies ir titano pjūvius. Lazerio galios tankis, dėl kurio lydosi, bet ne dujofikuoja, plieninėms medžiagoms yra nuo 104 W/cm2 iki 105 W/cm2.

3. Oksidacinis lydymosi pjovimas (lazerinis liepsnos pjovimas).
Lydymosi pjovimo metu paprastai naudojamos inertinės dujos. Jei vietoj to bus naudojamas deguonis ar kitos aktyvios dujos, apšvitinant lazerio spindulį, medžiaga užsidegs, o smarki cheminė reakcija su deguonimi sukurs kitą šilumos šaltinį, kad medžiaga toliau šildytų, o tai vadinama oksidaciniu lydymosi pjovimu. .

Dėl šio efekto naudojant tokį patį storį konstrukcinį plieną, naudojant šį metodą galima gauti didesnį pjovimo greitį nei lydant pjovimą. Kita vertus, šis metodas gali turėti prastesnę pjovimo kokybę nei lydymosi pjovimas. Praktikoje susidaro platesni įpjovimai, pastebimas šiurkštumas, padidėja karščio poveikio zona ir prastesnė krašto kokybė.

Pjovimas lazeriu netinka tiksliems modeliams ir aštriems kampams (aštrių kampų nudegimo pavojus). Šiluminius efektus galima apriboti naudojant impulsinio režimo lazerį, kur lazerio galia lemia pjovimo greitį. Esant tam tikrai lazerio galiai, ribojantys veiksniai yra deguonies tiekimas ir medžiagos šilumos laidumas.

4. Kontrolinis lūžių pjovimas.

Trapioms medžiagoms, kurios lengvai pažeidžiamos karščio, greitas ir valdomas pjovimas lazerio spinduliu yra vadinamas kontroliuojamu pjūviu. Pagrindinis šio pjovimo proceso turinys yra tas, kad lazerio spindulys įkaitina nedidelį trapios medžiagos plotą, todėl šioje srityje susidaro dideli šiluminiai gradientai ir didelė mechaninė deformacija, dėl kurios medžiagoje susidaro įtrūkimai. Lazerio spindulys gali nukreipti įtrūkimus bet kuria norima kryptimi tol, kol išlaikomas vienodas šildymo gradientas.